作者：

　　James Goings，射頻與汽車應用經理

　　Timothy Grai，射頻與汽車應用經理

　　Juergen Strohal，射頻與汽車應用經理

　　摘要

　　汽車制造商一直熱衷于利用信息娛樂、舒適控制等電子系統為他們的高端品牌增添價值。那些曾專屬于高端車型的功能配置現在正成為暢銷量產車型的標配。汽車電子系統現已被視為一項重要的差異競爭力。因此，微控制器正成為汽車中無處不在的器件。目前，汽車電子系統設計工程師面臨的一大挑戰是如何確保汽車中各個應用和系統之間的通信。其中的關鍵就是接口。

　　本文重點闡述三個領域的汽車電子應用，并探討所需連接及其實現方式，以及工程師可能遇到的與應用有關的挑戰。

　　前言

　　在汽車中使用各種電子系統的趨勢日漸增強。在所有汽車類別和車型中，這些系統已變得無處不在。電子系統已不再為高端車型所專有，使用電子系統實現汽車的每一項功能和特性已被視為促使某個品牌脫穎而出的一種方式。據《2013年汽車電氣與電子系統報告》估算，電子系統的成本占傳統車型總成本的40%，占電動及混合車型總成本的75%。

　　芯片公司集成眾多復雜功能的能力是促進這種增長的主要動力之一。實現控制、信息娛樂和其它應用的所需集成度意味著，傳統線束的某些部分已被各種用于整合目的的網絡總線替代。

　　連接各種汽車應用的常用方法

　　兩種常見的汽車應用網絡標準是CAN（控制器局域網絡）和LIN（本地互聯網絡）。為了最大程度減少布線，這兩種協議均采用串行通信方式。任何一輛現代汽車中都能找到采用這兩種標準的多個網絡，每個網絡負責特定的應用領域。CAN網絡擁有一個多主節點拓撲結構，因此，被用于連接多個電子控制單元（ECU）。與此相反，LIN總線支持一個單主節點拓撲結構，因此，通常被用于將一個主用ECU與一個或多個智能程度較低的專用從節點互連在一起。

　　CAN總線的一種常見實現方式是采用非歸零（NRZ）編碼的平衡差分2線接口。其典型數據速率最高可達1 Mb/s。它采用一種異步方法向網絡中的所有節點廣播報文。只要總線空閑，任何節點都可以發送報文。它采用一種無需重試的沖突仲裁及解決方法，可確保優先級最高的報文被發送出去。CAN標準（ISO11898）定義了四種不同的報文類型：數據幀、遠程傳輸請求幀、錯誤幀和過載幀。

　　CAN提供了一種可互連多個控制器的快速、靈活、全面的方法，能夠讓各類應用共享傳感器輸入和其它數據。盡管如此，對于車窗控制等較為簡單的應用而言，汽車制造商認為其較高的速度和多功能性是沒有必要的，而且其實現成本也過于高昂。LIN協會于1999年由多家領先的汽車制造商創建。LIN提供一條單線總線，該總線遵從ISO9141規范的一個增強版本，后者自上世紀八十年代起一直被用于實現車載診斷功能。一條LIN總線上只能有一個主節點，但可以有一個或多個從節點。典型數據速率為20 kb/s或更低，這也有助于將電磁干擾降至最低。低成本的LIN系統通常被用于汽車的舒適、傳感器和致動器應用。

　　圖1顯示了各種汽車網絡總線類型以及它們的典型數據速率和相對的每節點成本。

　　圖1 – 各種汽車網絡協議的每節點成本對比

　　為了滿足汽車電子系統設計人員的需求，Atmel可為他們提供一整套支持CAN和LIN應用的器件。Atmel的LIN產品組合包括獨立收發器、集成了一個收發器、一個穩壓器和其它功能的系統基礎芯片（SBC）以及基于Atmel AVR微控制器的系統級封裝與專用（ASSP）器件。Atmel的器件采用BiPolar CMOS、CMOS和DMOS（BCD on SOI技術）。它們結合高壓能力和絕緣體上硅（SOI）技術，實現了高溫運行、極低的泄露電流和抗閂鎖能力。

　　圖2 – 汽車LIN應用舉例

　　本文選自電子發燒友網7月《汽車電子特刊》Change The World，轉載請注明出處！